針對(duì)這一弱點(diǎn)，人們又進(jìn)一步發(fā)展了光纖耦合的端面泵浦和側(cè)面泵浦方式。端面泵浦激光器由激光二極管、兩個(gè)聚焦系統(tǒng)、耦合光纖、工作物質(zhì)和輸出反射鏡組成。與直接端面泵浦不同，這種結(jié)構(gòu)首先把激光二極管發(fā)射的光束質(zhì)量很差的激光耦合到光纖中，經(jīng)過一段光纖傳輸后，從光纖中出射的光束變成發(fā)散角較小的、圓對(duì)稱的、中間部分光強(qiáng)最大的泵浦光束。用這一輸出的泵浦光去泵浦工作物質(zhì)，由于它和振蕩激光在空間上匹配得很好，因此泵浦效率很高。由于激光二極管或二極管陣列與光纖間的耦合較與工作物質(zhì)的耦合容易，從而降低了對(duì)器件調(diào)整的要求。而且最重要的是這種耦合方式能使固體激光器輸出模式好、效率高。

    側(cè)面泵浦板條固體激光器要得到更大功率的激光輸出，就必然要采用泵浦功率較大的陣列型激光二極管，由于陣列二極管的發(fā)光面較大，不可能利用端面泵浦，因此，大多采用側(cè)泵浦方式。這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是，在工作板條的一側(cè)用激光二極管陣列，另一側(cè)是全反器，使泵浦光盡量集中到工作物質(zhì)中。板條狀激光器結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是，激光通過工作物質(zhì)介質(zhì)全內(nèi)反射傳輸，這樣，激光經(jīng)過工作物質(zhì)的長度就大于工作物質(zhì)的外形長度，即提供了更長的有效長度。在有效長度內(nèi)，工作物質(zhì)皆可直接吸收到由激光二極管發(fā)射的泵浦光，從而較易獲得大功率輸出，研究開發(fā)的重點(diǎn)就在于發(fā)展大功率的端面泵浦固體激光器，從激光二極管發(fā)出的光束經(jīng)光學(xué)耦合從側(cè)面泵浦激光晶體，從而獲得單級(jí)輸出的激光；并可以根據(jù)所要得到的輸出功率要求而改變激光工作物質(zhì)的長度而改變激光二極管泵浦的效率和功率。
 

圖二（a）二極管側(cè)面泵浦固體激光器示意圖

圖二（b）新加坡制造技術(shù)研究院研制的二極管側(cè)面泵浦固體激光器

    2.光纖激光器

    光纖激光器屬光波導(dǎo)激光器，以摻稀土元素（Nd，Yb或Er）的光纖為工作物質(zhì)，并用二極管激光作為泵浦源?？擅}沖和連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，其性能已明顯優(yōu)于二極管泵浦固體激光器，不僅在光纖通訊領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，而且由于大功率光纖激光器的成功開發(fā)，正向激光打標(biāo)、焊接、切割等工業(yè)激光應(yīng)用領(lǐng)域迅速發(fā)展。

    光纖激光器基本結(jié)構(gòu)和固體激光器的結(jié)構(gòu)基本相同，由泵浦源（激光二極管和必要的光學(xué)耦合系統(tǒng)）、增益介質(zhì)（摻稀土元素的增益光纖）、諧振腔（可為反射鏡、光纖光柵或光纖環(huán)）等組成。按泵浦光的入射方式，光纖激光器可分為：端面泵浦光纖激光器、雙包層光纖激光器和任意形狀光纖激光器。
 

圖三 IPG生產(chǎn)的系列光纖激光器

    1)端面泵浦光纖激光器

    端面泵浦光纖激光器中的光纖與普通光纖十分相似，僅在纖芯摻以激光工作物質(zhì)。與二極管端面泵浦固體激光器的泵浦方式相似，采用光學(xué)耦合系統(tǒng)將泵浦光直接耦合到光纖的纖芯端面上。通常情況下，兩端面也是激光諧振腔的全反鏡和輸出鏡。可以看出，這種結(jié)構(gòu)簡單，但其泵浦端面因面積很小，可以注入的泵浦光能量有限，故該類激光器屬小功率光纖激光器，它們大多應(yīng)用于光通訊中。

    2)雙包層光纖激光器

    為了克服端面泵浦光纖激光器注入功率小的問題，人們發(fā)明了雙包層光纖激光器。它主要由纖芯、內(nèi)包層、外包層和保護(hù)層組成。纖芯采用了稀土摻雜技術(shù)，為激光增益介質(zhì)，稀土離子吸收泵浦光并輻射單模激光，外包層采用低折射率材料。通常情況下，泵浦光采用斜入射方式，使泵浦光在內(nèi)外包層界面形成全反射，這樣，泵浦光在多次反射后，多次穿過內(nèi)包層和纖芯，使纖芯吸收率大大增加，可達(dá)90%以上。這種泵浦方式與二極管泵浦固體激光器的側(cè)面泵浦方式很相似，注入功率可以大大增加，又提高了泵浦光的利用率。這類光纖激光器的輸出功率在百瓦量級(jí)。

    3)任意形狀光纖激光器

    為了克服雙包層光纖激光器輸出功率受到限制，進(jìn)一步提高輸出功率，日本學(xué)者率先開發(fā)出了一種任意形狀光纖激光器，有望獲得千瓦量級(jí)的光纖激光器。其方案是將光纖排放成盤狀結(jié)構(gòu)，大大增加了泵浦光的利用面積，其有效利用面積比纖芯端面和包層端面大得多。根據(jù)光纖的排放方式不同，這類光纖激光器又可分為盤狀、片狀、圓柱狀、環(huán)狀和棒狀等不同結(jié)構(gòu)的光纖激光器。

 三、全固化固體激光器市場和應(yīng)用展望

    根據(jù)《Laser Focus World》報(bào)道，2002年全球商用激光器產(chǎn)值為43億美元，其中，非二極管激光市場為44%，預(yù)計(jì)2003年全球商用激光產(chǎn)值48億美元，其中非二極管激光市場占領(lǐng)41%。表二、三和四分別給出了近幾年來全球商用激光市場的情況。可以看出，在全固化固體激光器中，二極管泵浦固體激光器仍然占主導(dǎo)地位。從2002年的銷售到2003年的銷售預(yù)測來看，全球非二極管激光產(chǎn)值平均增長為5.9%，燈泵浦固體激光器增長為5.83%，而二極管泵浦固體激光器增長卻高達(dá)12%，表明全固化固體激光器正快速增長，逐步在市場中成為主導(dǎo)產(chǎn)品。表五給出了1999-2001年國內(nèi)激光產(chǎn)品的銷售情況，可以看出，固體激光器銷售額遠(yuǎn)大于氣體激光器的銷售額，但全固化固體激光器的銷售額未見報(bào)道，其研究和開發(fā)還遠(yuǎn)落后于世界水平，其主要原因應(yīng)歸咎于我國大功率半導(dǎo)體激光器水平的落后。2001年國內(nèi)激光產(chǎn)品銷售額為28.39億元，僅湖北產(chǎn)值就為15.64億元，顯示武漢中國光谷在能量光電子方面的強(qiáng)大實(shí)力。

    表二、 全球商用激光器市場（億美元）

    表三、 全球二極管激光在全固化固體激光器中的應(yīng)用（億美元）

    表四、全球非二極管激光器市場

    表五、 1999-2001年全國激光產(chǎn)品銷售額按主要激光器件分類統(tǒng)計(jì)（萬元人民幣）

    由于高功率全固化固體激光器的相繼成熟，其應(yīng)用領(lǐng)域也已從最成熟的光通訊方面向其它更為廣闊的激光應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)展，如材料加工中的激光標(biāo)記、激光焊接、激光打孔和激光切割等，其它領(lǐng)域如激光醫(yī)學(xué)、激光檢測和測量等。下圖給出了國外生產(chǎn)的光纖激光打標(biāo)機(jī)。